湖北工业大学固体废物生物处理技术

1、l固体废物是指人类在生产、生活和消费固体废物是指人类在生产、生活和消费等活动中产生的固态、半固态和高浓度等活动中产生的固态、半固态和高浓度液态丢弃物。液态丢弃物。l固体废物种类复杂，按成分可分为有机固体废物种类复杂，按成分可分为有机物和无机物，按形状可分固体和泥状的，物和无机物，按形状可分固体和泥状的，按其危害状况可分为有毒的、有害的和按其危害状况可分为有毒的、有害的和一般的；按其来源可分为工业的、农业一般的；按其来源可分为工业的、农业的、生活的和混合的等。的、生活的和混合的等。 1995年己超过年己超过1亿亿t，每年增长，每年增长10(全世界平均全世界平均年增长速度年增长速度8.42)。无害

2、化处理的不足。无害化处理的不足10。 每年产生约每年产生约2 105 t，以湿污泥计约为，以湿污泥计约为(3850) l05t，且以每年，且以每年20的速度增长。的速度增长。 作物秸秆、草木枝叶、人和畜禽粪便等。作物秸作物秸秆、草木枝叶、人和畜禽粪便等。作物秸秆每年产量约（秆每年产量约（56) l08t。（薪柴、就地焚烧）。（薪柴、就地焚烧） 集约化畜禽生产，粪便年排放量约集约化畜禽生产，粪便年排放量约18.8108 t。1、城市固体有机废弃物现状、城市固体有机废弃物现状l资源化、无害化、减量化和稳定化。资源化、无害化、减量化和稳定化。l资源化资源化 有机固体废物被称为有机固体废物被称为“放错

3、地点放错地点的原料的原料”，为，为“二次资源二次资源”或或“再生资再生资源源”，可用于生产生物能源、生物肥料和，可用于生产生物能源、生物肥料和饲料。饲料。l无害化无害化 杀灭或去除固体废弃物中的病原杀灭或去除固体废弃物中的病原菌、害虫和寄生虫（害虫和寄生虫卵）、菌、害虫和寄生虫（害虫和寄生虫卵）、杂草种子和有害化学物质，处置过程需符杂草种子和有害化学物质，处置过程需符合国家的无害化标准。合国家的无害化标准。 减量化减量化 经过最终处理、处置的部分能减经过最终处理、处置的部分能减量到最少的程度。量到最少的程度。Mushrooms () growing in compostl主要有堆肥法、填埋法、

4、焚烧法主要有堆肥法、填埋法、焚烧法处理方法类型类型应用应用堆肥法和填埋法堆肥法和填埋法 生物处理法生物处理法处理可生物降解的处理可生物降解的有机固体废物有机固体废物焚烧法焚烧法化学处理法化学处理法处理不可随意排放处理不可随意排放的危险性废物以及的危险性废物以及生活垃圾等生活垃圾等Incinerator Diagram一、堆肥的概念及其优缺点一、堆肥的概念及其优缺点1、堆肥的概念、堆肥的概念l堆肥法指的是在控制条件下，利用微生物的堆肥法指的是在控制条件下，利用微生物的生化作用，将废弃物中的有机物质分解、腐生化作用，将废弃物中的有机物质分解、腐熟并转化成稳定腐殖土的微生物学过程。熟并转化成稳定腐殖

5、土的微生物学过程。有机质有机质无机物、矿物质无机物、矿物质+腐殖质腐殖质+能量能量微生物微生物l堆肥处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物堆肥处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物质和有机物质，故称为堆肥质和有机物质，故称为堆肥(Compost)。l腐熟指茎、叶、秆等难分解有机物经发酵腐烂腐熟指茎、叶、秆等难分解有机物经发酵腐烂成有效肥分和腐殖质的过程。成有效肥分和腐殖质的过程。l腐殖质是指已死的生物体在土壤中经微生物分腐殖质是指已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质。黑褐色，含有植物生长解而形成的有机物质。黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥发育所需要的一些元素，能

6、改善土壤，增加肥力。影响腐殖质形成的因素有土壤湿度和通气力。影响腐殖质形成的因素有土壤湿度和通气状况、温度、土壤反应及土壤有机质碳氮比值状况、温度、土壤反应及土壤有机质碳氮比值。腐殖质能够增加可以让空气和水进入的空隙。腐殖质能够增加可以让空气和水进入的空隙，也同样产生植物必须的氮、硫磺、钾和磷。，也同样产生植物必须的氮、硫磺、钾和磷。l1、提供养份比较全面。有机肥是一种完全肥料。含有、提供养份比较全面。有机肥是一种完全肥料。含有作物所需要的营养成份和各种有益元素，而且养份比作物所需要的营养成份和各种有益元素，而且养份比例全面，许多养分可以被多种植物直接吸收利用。因例全面，许多养分可以被多种植物

7、直接吸收利用。因此，有机肥施得越多，越有利于土壤养分比例平衡，此，有机肥施得越多，越有利于土壤养分比例平衡，越有利于作物对土壤养分的吸收和利用，不会因多施越有利于作物对土壤养分的吸收和利用，不会因多施有机肥而造成土壤某种营养元素大量增加，破坏土壤有机肥而造成土壤某种营养元素大量增加，破坏土壤养份平衡。养份平衡。l2、有机肥料可以改善土壤结构，形成微团聚体。微团、有机肥料可以改善土壤结构，形成微团聚体。微团聚体对自身和加入的水分及营养物质具有较大的吸储聚体对自身和加入的水分及营养物质具有较大的吸储能力、释供能力和转化能力，从而改善土壤的理化性能力、释供能力和转化能力，从而改善土壤的理化性质，提高

8、土壤缓冲能力和保肥供肥能力。质，提高土壤缓冲能力和保肥供肥能力。l3、有机肥在土壤中能形成腐殖质，不仅可以直接营养、有机肥在土壤中能形成腐殖质，不仅可以直接营养作物，而且腐殖质以胶膜形式凝聚在矿质颗粒表面，作物，而且腐殖质以胶膜形式凝聚在矿质颗粒表面，同多种金属离子形成水溶性和非水溶性的结合物或螯同多种金属离子形成水溶性和非水溶性的结合物或螯合物对微量元素的有效性起控制作用。合物对微量元素的有效性起控制作用。l4、有机肥可以缓慢、均衡地供给作物所必需的养分，、有机肥可以缓慢、均衡地供给作物所必需的养分，其营养是慢慢溶出，不易发生浓度障害。而超量的施其营养是慢慢溶出，不易发生浓度障害。而超量的施

9、用化肥极易形成盐类浓度障害。用化肥极易形成盐类浓度障害。l5、提高土壤的保肥保水能力。、提高土壤的保肥保水能力。 所有的有机肥料都有所有的有机肥料都有较强的阳离子代换能力，可以吸收更多的钾、铵、镁较强的阳离子代换能力，可以吸收更多的钾、铵、镁、锌等营养元素，防止淋失，提高土壤保肥能力，尤、锌等营养元素，防止淋失，提高土壤保肥能力，尤其是腐熟的有机肥保肥能力更明显。温室是接近封闭其是腐熟的有机肥保肥能力更明显。温室是接近封闭或半封闭的设施，气密性好，在有机肥分解过程中可或半封闭的设施，气密性好，在有机肥分解过程中可释放出大量的二氧化碳，不易外逸，成为供给植物光释放出大量的二氧化碳，不易外逸，成为

10、供给植物光合作用原料的重要来源。合作用原料的重要来源。l堆肥法过程是20世纪发展起来的科学技术。l1922年，贝卡里采用密闭容器对有机物料进行厌氧发酵再通入空气进行好氧发酵的方法在意大利取得专利，并在意大利和法国广泛应用。l1925年，印度人爱德华霍华德将堆肥化推向系统化和工厂化，开发了用垃圾、人粪尿、污水污泥、树叶或秸秆等混合物料进行好氧发酵的班加罗法，将堆肥化技术向前推进了一大步。l1932年，荷兰VAW公司在搅拌方法方面对班加罗法进行改进，采用起重抓斗车翻堆方式，并于1932年建立了范曼奈法工艺堆肥厂。l德国的Schweinfurt和瑞士Biel采用固定式固定床法工艺对磨碎物料进行堆肥。

11、l1933年，在丹麦出现Dano堆肥装置，该装置是一种卧式旋转圆筒生物反应器，曾在西欧和日本得到广泛应用，在20世纪70年代最为流行，目前世界上约有150家这样的工厂。l20世纪70年代至80年代，由于城市生活垃圾中的成分日趋复杂，特别是无机成分日益复杂化，限制了一些机械化程度高的堆肥工艺的推广和利用，堆肥处理曾一度被土地填埋和焚烧所替代。l进入80年代后期，由于可供填埋的土地资源日益紧张，焚烧垃圾二次污染严重，用堆肥技术来处理各种有机废弃物又重新引起各国的关注与重视。l堆肥化的实质是有机固体废弃物在微生物的作用下，堆肥化的实质是有机固体废弃物在微生物的作用下，利用生物化学反应实现转化和稳定化

12、的过程。利用生物化学反应实现转化和稳定化的过程。l根据处理过程中起作用的微生物对氧气的要求的不同，根据处理过程中起作用的微生物对氧气的要求的不同，堆肥化可分为堆肥化可分为好氧法好氧法和和厌氧法厌氧法两种。两种。l好氧法是在通气条件下通过好气性微生物活动使有机好氧法是在通气条件下通过好气性微生物活动使有机废弃物得到降解稳定的过程，此过程速度快，堆肥温废弃物得到降解稳定的过程，此过程速度快，堆肥温度高。度高。l厌氧堆肥实际是微生物的固体发酵，对有机固体废物厌氧堆肥实际是微生物的固体发酵，对有机固体废物进行降解与稳定化，需通过更复杂的生物化学反应，进行降解与稳定化，需通过更复杂的生物化学反应，该过程

13、堆肥速度较慢，堆肥时间是好氧堆肥法的该过程堆肥速度较慢，堆肥时间是好氧堆肥法的3-4倍倍甚至更多。甚至更多。l原料为可生物降解废物，固体或半固体；原料为可生物降解废物，固体或半固体；l人工控制下进行人工控制下进行 ；l多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的微生物起主导作用。微生物起主导作用。 l堆制过程好氧、放热，为稳定化过程堆制过程好氧、放热，为稳定化过程 ；l能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、安全性；安全性；l前处理前处理 家畜粪尿家畜粪尿, 污泥：调整水分和污泥：调整水分和 C/ N 比，或者添加

14、菌种和酶。比，或者添加菌种和酶。 城市生活垃圾：破碎和分选，调整垃圾的粒径城市生活垃圾：破碎和分选，调整垃圾的粒径 去除非堆肥物质目的：去除非堆肥物质目的： a 如不去除，会使发酵仓容积增大；如不去除，会使发酵仓容积增大； b 传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、绳子缠卷或被竹、传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、绳子缠卷或被竹、 金属等绞入而影响操作；金属等绞入而影响操作； c 非堆肥物质妨碍发酵过程；非堆肥物质妨碍发酵过程； d 非堆肥物质（不包括电池类）也可在后处理工序去除非堆肥物质（不包括电池类）也可在后处理工序去除 调整粒径的目的：均匀化原料、水份，表面积增大，可提高调整粒径的目的：

15、均匀化原料、水份，表面积增大，可提高微生物发酵速度。微生物发酵速度。 控制粒径范围是控制粒径范围是 2 60 mm 。物料结构坚固，则粒径应小。物料结构坚固，则粒径应小些。决定垃圾粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎些。决定垃圾粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎得越细小，动力消耗就越大，处理垃圾的费用就会增加。得越细小，动力消耗就越大，处理垃圾的费用就会增加。 2. 发热阶段（主发酵前期，发热阶段（主发酵前期，1-3d） 堆肥阶段初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用堆肥阶段初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用堆肥中最容易分解的可溶性物质（如淀粉、糖类）堆肥中最容易分解的可溶性物质（如

16、淀粉、糖类）迅速增殖，释放出热量，使堆肥温度不断升高迅速增殖，释放出热量，使堆肥温度不断升高3. 高温阶段（主发酵、一次发酵，高温阶段（主发酵、一次发酵，3-8d） l堆肥温度上升至堆肥温度上升至50以上，即进入高温期。以上，即进入高温期。是有机质的分解和有害生物的杀灭最有效是有机质的分解和有害生物的杀灭最有效的时期。的时期。 腐殖化过程腐殖化过程 ； 高温型好氧微生物成为优势种。主要是好热高温型好氧微生物成为优势种。主要是好热性细菌、放线菌和真菌的一些种群；性细菌、放线菌和真菌的一些种群； 杀灭病原生物，杀灭病原生物，5060持续持续67d，可有效，可有效杀灭虫卵和病原菌。杀灭虫卵和病原菌。

17、 l各种好热性微生物的最适温度各不相同，因此，随着各种好热性微生物的最适温度各不相同，因此，随着堆肥中温度的上升，好热性微生物也随之发生变化：堆肥中温度的上升，好热性微生物也随之发生变化：在在50左右，主要是嗜热性真菌和放线菌，如嗜热性左右，主要是嗜热性真菌和放线菌，如嗜热性真菌属（真菌属（Thermomyces）、褐色嗜热放线菌）、褐色嗜热放线菌（Actinomyces thermofuscus）、普通小单胞菌）、普通小单胞菌（Micromonos poravulgaris）等；）等；l温度升高到温度升高到60时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌和细菌在

18、活动，缓慢的分解有机物；热性放线菌和细菌在活动，缓慢的分解有机物；l温度升高到温度升高到70时，大多数嗜热性微生物已不适宜，时，大多数嗜热性微生物已不适宜，相继大量死亡或进入休眠状态。相继大量死亡或进入休眠状态。3. 高温阶段（主发酵、一次发酵，高温阶段（主发酵、一次发酵，3-8d） 名称死亡情况名称死亡情况沙门氏伤寒菌46以上不生长;55-60,30min内死亡血吸虫卵53;1d死亡沙门氏菌属561h内死亡,60,15-20min死亡蝇蛆51-56;1d死亡志贺氏杆菌55,1h内死亡霍乱产弧菌65;30d死亡大肠杆菌绝大部分,55,1h死亡; 60, 1520min死亡炭疽杆菌50-55;6

19、0d死亡阿米巴涂68,死亡布氏杆菌55;60d死亡50;3d死亡71,50min内死亡猪丹毒杆菌50;15d死亡美洲钩虫45,50min内死亡猪瘟病毒50-60;30d死亡流产布鲁土菌61,3min内死亡口蹄疫病毒60;30d死亡酿脓链球菌54,10min内死亡小麦黑穗病菌54;10d死亡化脓性细菌50,10min内死亡稻热病菌51-52;10d死亡结核分枝杆菌66,15-20min内死亡,有时有67死亡麦蛾卵60;5d死亡牛结核杆菌55,45min内死亡二化螟卵55;3d死亡蛔虫卵50-56,5-10d死亡小豆象虫60;4d死亡钩虫卵50;3d死亡绕虫卵50;1d死亡鞭虫卵45,60d死亡

20、几种常见病菌与寄生虫的死亡温度几种常见病菌与寄生虫的死亡温度4. 降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，20-30d） v 主发酵的半成品中尚未分解的易分解有机物和较难分解主发酵的半成品中尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一进行分解，使之变成腐殖酸的有机物进一进行分解，使之变成腐殖酸, ,氨基酸等比较稳氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。v 一般把物料堆积到一般把物料堆积到 1-2 m 1-2 m 高，进行后发酵，并要有防止高，进行后发酵，并要有防止雨水流入的装置。有的场合还需要翻堆和通风，通常不进

21、行雨水流入的装置。有的场合还需要翻堆和通风，通常不进行通风，而是每周进行一次翻堆。通风，而是每周进行一次翻堆。v 5. 后处理后处理 经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变形，数量减少了。都变细碎和变形，数量减少了。 然而，城市生活垃圾堆肥时，在预分选工序没有然而，城市生活垃圾堆肥时，在预分选工序没有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等物依去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等物依然存在。因此，还需要经过一道分选工序，去除然存在。因此，还需要经过一道分选工序，去除杂物，并根据需要进行再破碎（如生产精制堆杂物，并根据需要进行再破碎（如生产精

22、制堆肥）。肥）。6. 脱臭脱臭 部分堆肥工艺和堆肥物在原料、堆制过程和结束后部分堆肥工艺和堆肥物在原料、堆制过程和结束后会产生臭味。会产生臭味。去除臭气的方法主要有去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭，碱水和水化学除臭剂除臭，碱水和水溶液过滤，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤溶液过滤，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止臭气逸散。较为多用的除臭装置是堆肥过滤器，当臭气逸散。较为多用的除臭装置是堆肥过滤器，当臭气通过该装置，恶臭成分被堆肥（熟化后的）吸臭气通过该装置，恶臭成分被堆肥（熟化后的）吸附，被其中好氧微生物

23、分解。也可用特种土壤代替附，被其中好氧微生物分解。也可用特种土壤代替堆肥使用，这种过滤器叫堆肥使用，这种过滤器叫土壤脱臭过滤器。土壤脱臭过滤器。7. 贮藏贮藏 q 堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬就必须积存，堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬就必须积存，所以要建立储存六个月生产量的设备储存方式所以要建立储存六个月生产量的设备储存方式可直接堆存在发酵池中或袋装，要求干燥而透可直接堆存在发酵池中或袋装，要求干燥而透气，闭气和受潮会影响制品的质量。气，闭气和受潮会影响制品的质量。Composting pilel有机废物分解并达到稳定化有机废物分解并达到稳定化 易腐败的有机废物和有毒废物被转化为比较稳易腐败

24、的有机废物和有毒废物被转化为比较稳定的物质，体积大大缩小定的物质，体积大大缩小(4060干有机质干有机质被分解被分解) ，便于处置和运输。有毒化学品，便于处置和运输。有毒化学品(如农如农药药) 形成腐殖质，消除毒性。形成腐殖质，消除毒性。 l干化作用干化作用 人粪尿、动物粪便和污泥含水达人粪尿、动物粪便和污泥含水达8095，经过堆制处理，大大降低其含水率。经过堆制处理，大大降低其含水率。 l杀灭有害生物杀灭有害生物 堆制过程释放大量热能，堆温较高。据测堆制过程释放大量热能，堆温较高。据测定，定，6070维持维持3d，可使脊髓灰质炎病，可使脊髓灰质炎病毒、病原细菌和蛔虫卵失活。毒、病原细菌和蛔虫

25、卵失活。 堆温堆温5060，持续，持续67d，即可杀灭病原，即可杀灭病原和虫卵。和虫卵。 l堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂 l堆肥质量不易稳定；堆肥质量不易稳定； l原料来源不同、随季节变化，给标原料来源不同、随季节变化，给标准化处理带来困难；准化处理带来困难；l物料温度不均匀；物料温度不均匀；l受社会、文化、经济因素的影响；受社会、文化、经济因素的影响； l表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色：棕黑色：l秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无粪臭，散发出泥土气味，不招引蚊蝇；粪臭，散发出泥土

26、气味，不招引蚊蝇；lpH8-9，呈弱碱性。，呈弱碱性。 1一般规律一般规律 l参与的主要是微生物，包括：参与的主要是微生物，包括： 细菌细菌(含放线菌含放线菌) 真菌真菌 原生动物等类群原生动物等类群 一些无脊椎动物如线虫、蚯蚓、螨类等。一些无脊椎动物如线虫、蚯蚓、螨类等。 50左右，高温菌出现，嗜热性真菌和细左右，高温菌出现，嗜热性真菌和细菌菌(放线菌放线菌)为主。堆温为主。堆温60时，真菌几乎时，真菌几乎完全停止活动，嗜热性放线菌与细菌继续完全停止活动，嗜热性放线菌与细菌继续活动。活动。 高温细菌主要是芽孢细菌属、高温放线高温细菌主要是芽孢细菌属、高温放线菌属。菌属。中温型细菌中温型细菌(

27、含放线菌含放线菌)和真菌首先起作用，和真菌首先起作用，l6570时，大多数嗜热性微生物也无法时，大多数嗜热性微生物也无法生活，或死亡，或休眠。生活，或死亡，或休眠。l最后，温度下降，放线菌重新定殖成为最后，温度下降，放线菌重新定殖成为优势菌群，堆肥表面呈现白色或灰色。优势菌群，堆肥表面呈现白色或灰色。l蛋白质分解产生的氨转化为硝酸盐的过蛋白质分解产生的氨转化为硝酸盐的过程主要在腐熟期进行。程主要在腐熟期进行。嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌 l农业废物以植物残体为主，堆制过程中的微农业废物以植物残体为主，堆制过程中的微生物相：生物相： 细菌、真菌细菌、真菌 纤维分解菌纤维分解菌放线菌放线菌能分

28、解本质能分解本质素的微生物素的微生物 l城市污水处理厂剩余污泥、城市生活垃圾堆城市污水处理厂剩余污泥、城市生活垃圾堆制过程中，厌氧菌和脱氮菌很多制过程中，厌氧菌和脱氮菌很多 。l细菌与放线菌数量之比可作为堆肥腐熟的指细菌与放线菌数量之比可作为堆肥腐熟的指标之一标之一 。堆制时间堆制时间好气细菌与放线菌数量之比好气细菌与放线菌数量之比堆制前堆制前8030d后后3560d后后30l影响堆肥过程的因素有物料的影响堆肥过程的因素有物料的有机质含量、有机质含量、营养平衡、通气量、水分、温度和粒径等。营养平衡、通气量、水分、温度和粒径等。l将将1%-5%腐熟的堆肥或者生物固体（污腐熟的堆肥或者生物固体（污

29、泥）混入垃圾原料中，称为接种。接种泥）混入垃圾原料中，称为接种。接种的目的是为了增加微生物菌源，或者增的目的是为了增加微生物菌源，或者增加微生物分解酶。加微生物分解酶。l含水量在含水量在5070，以，以60为宜。为宜。l若有机质含量高，含水量应高一些；若有机质含量高，含水量应高一些；l有机质含量低，含水量应低一些。有机质含量低，含水量应低一些。 初始初始C/N堆制时间堆制时间2012d202514d7821d美国加州大学试验结果美国加州大学试验结果l通氧的作用通氧的作用 充氧，调节堆温和排除过多的水分的作用。充氧，调节堆温和排除过多的水分的作用。l通氧方式：通氧方式： 人工或机械进行间隙或连续

30、翻料；人工或机械进行间隙或连续翻料； 在堆肥中作通气孔道；在堆肥中作通气孔道； 最有效的供氧方式是强制性机械通风，即用最有效的供氧方式是强制性机械通风，即用泵将空气压入或抽出肥堆。泵将空气压入或抽出肥堆。 l实际供氧量为理论供应量的两倍。实际供氧量为理论供应量的两倍。l不同时期供氧量也不一样，高温期是中不同时期供氧量也不一样，高温期是中温期和熟化期的好几倍。温期和熟化期的好几倍。 l在机械化连续生产系统可通过测定排气在机械化连续生产系统可通过测定排气中氧和中氧和CO2的含量来衡量氧气情况。排的含量来衡量氧气情况。排气中氧的体积浓度为气中氧的体积浓度为14%17，CO2的的体积浓度为体积浓度为3

31、%6为宜。若氧浓度降低为宜。若氧浓度降低到到10以下，好气发酵会停止。以下，好气发酵会停止。 l两个主要作用：两个主要作用：l提高有机物分解速度提高有机物分解速度l杀死物料中病原体杀死物料中病原体。l堆制过程的适宜温度较宽，约为堆制过程的适宜温度较宽，约为3555。35以下发酵速度不高，以下发酵速度不高，4555发酵速度增加较快，超过发酵速度增加较快，超过55，发酵速率减缓，超过，发酵速率减缓，超过6577发酵作用微弱。发酵作用微弱。对大部分病原体来说，超过对大部分病原体来说，超过50就会就会失活。一般温度控制在失活。一般温度控制在55。 l垃圾的垃圾的pH值约为值约为5.5-8之间，自然堆积

32、法之间，自然堆积法最初最初2-3个月内个月内pH会降低到会降低到5以下，其后以下，其后会上升到会上升到8.5左右。好氧条件下，左右。好氧条件下，pH应该应该维持在中性左右，防止维持在中性左右，防止pH超过超过8.5，以免，以免形成形成NH3而损失氮元素。而损失氮元素。l为防止干燥、硬化、并使得水分、温度为防止干燥、硬化、并使得水分、温度均匀，消化过程中应该依据需要进行适均匀，消化过程中应该依据需要进行适当的搅拌与堆翻。一次发酵初期应该每当的搅拌与堆翻。一次发酵初期应该每天搅拌天搅拌1次，二次发酵末期可以次，二次发酵末期可以3d左右搅左右搅拌一次。拌一次。l垃圾原料中应该防止多量的酸碱物或者垃圾

33、原料中应该防止多量的酸碱物或者消毒剂、杀虫剂等阻碍微生物发育与妨消毒剂、杀虫剂等阻碍微生物发育与妨碍发酵的工业和家庭废弃物。碍发酵的工业和家庭废弃物。l1、物理评价指标、物理评价指标l表观分析法表观分析法l堆肥后期温度自然降低；不再吸引蚊蝇堆肥后期温度自然降低；不再吸引蚊蝇；不再有令人讨厌的臭味；由于真菌生；不再有令人讨厌的臭味；由于真菌生长，出现白色或者灰白色菌丝；呈现疏长，出现白色或者灰白色菌丝；呈现疏松的团粒结构。高品质的堆肥应该是深松的团粒结构。高品质的堆肥应该是深褐色，肉眼看上去均匀褐色，肉眼看上去均匀l2、化学评价指标、化学评价指标lpH值：值：8-9l挥发性固体含量挥发性固体含量

34、lC/N比比lCO2释放量释放量l水溶性有机酸含量水溶性有机酸含量l生化需氧量生化需氧量BOD5l有机质腐殖化程度有机质腐殖化程度l生物可降解指数生物可降解指数l3、生物评价指标、生物评价指标l植物毒性法：发芽指数植物毒性法：发芽指数l微生物评价法：微生物评价法：l4、光谱分析法、光谱分析法l13C-核磁共振法核磁共振法l红外光谱法红外光谱法l堆肥化处理流程：堆肥化处理流程： 堆肥原料堆肥原料选别选别破碎破碎分离分离水分调整水分调整主主发酵（翻堆、一次发酵）发酵（翻堆、一次发酵） 后发酵（二次发酵）后发酵（二次发酵） 后处理后处理成品成品 堆肥处理的主要发酵设备是指流程中主堆肥处理的主要发酵设

35、备是指流程中主发酵和后发酵两部分的设备。发酵和后发酵两部分的设备。l反应器型堆制发酵一般分两阶反应器型堆制发酵一般分两阶段，第一阶段高温发酵，发酵段，第一阶段高温发酵，发酵结束以后移出反应器进行二次结束以后移出反应器进行二次发酵发酵(熟化熟化)。 操作是否连操作是否连续续间歇式堆间歇式堆肥肥连续式堆连续式堆肥肥反应器特反应器特点点非反应器型：静态堆制工艺非反应器型：静态堆制工艺反应器型：机械搅拌式、反应器型：机械搅拌式、立仓式堆制工艺、滚筒立仓式堆制工艺、滚筒式堆制工艺等式堆制工艺等l静态堆肥工艺又称为常规堆肥工艺静态堆肥工艺又称为常规堆肥工艺(conventional composting)

36、我国长期使用的一种有机肥堆制法；我国长期使用的一种有机肥堆制法；原料预处理，调整含水量和原料预处理，调整含水量和C/N；垃圾垃圾7080与与2030的稀粪混合，的稀粪混合，条形堆制，堆底宽条形堆制，堆底宽2.5 3.0 m，高，高1.75m左右，长度不限，自然通风；左右，长度不限，自然通风；l堆好后呈堆好后呈龟背形龟背形，堆中竖插竹竿或木棒，堆中竖插竹竿或木棒，堆好后用稀泥封堆，以防热量散失。堆好后用稀泥封堆，以防热量散失。l可插入作物秸秆或草束通气；可插入作物秸秆或草束通气；l蛔虫卵致死率蛔虫卵致死率90以上。以上。 l插竹竿，自然通气；插竹竿，自然通气；l人工翻堆方式通气。人工翻堆方式通气

37、。人工翻堆每周人工翻堆每周12次，机械翻堆可次，机械翻堆可12d一次，后期腐熟阶段可每周翻一次，后期腐熟阶段可每周翻一次。一次。 l场地坚实不渗水，有顶棚遮盖，大风场地坚实不渗水，有顶棚遮盖，大风频繁的地区应在逆风面设置挡风墙。频繁的地区应在逆风面设置挡风墙。l工艺特点：工艺简单，设备少，处理工艺特点：工艺简单，设备少，处理成本低，但工艺时间长。成本低，但工艺时间长。l堆肥在料仓内进行；机械搅拌通入空气。堆肥在料仓内进行；机械搅拌通入空气。第一阶段为前第一阶段为前57d的动态发酵，此阶段好氧的动态发酵，此阶段好氧菌活性强，升温快，温度高，有机物分解快，菌活性强，升温快，温度高，有机物分解快，发

38、酵发酵7d绝大部分致病菌死亡。绝大部分致病菌死亡。7d后用皮带输送发酵半成品到另一车间进行后用皮带输送发酵半成品到另一车间进行静态二次发酵，使有机质进一步降解至稳定，静态二次发酵，使有机质进一步降解至稳定，2025d达到腐熟。达到腐熟。l也称卧式旋转法，由丹麦人首先研制也称卧式旋转法，由丹麦人首先研制和使用的一种连续推制法。和使用的一种连续推制法。l关键设备：长关键设备：长2030m、直径、直径34m、倾角倾角23的可回旋转动的金属圆的可回旋转动的金属圆筒，转速筒，转速0.51转转/M，机械送风。，机械送风。l有机废物被送入滚筒后，随滚筒的旋有机废物被送入滚筒后，随滚筒的旋转翻动并向滚筒尾部转

39、翻动并向滚筒尾部(出料部位出料部位)移动，移动，在此过程中完成有机质的降解、升温、在此过程中完成有机质的降解、升温、杀菌等，筒内温度杀菌等，筒内温度60以上。以上。l物料在反应器内停留物料在反应器内停留35d，出料后，出料后的初产物再静态堆制的初产物再静态堆制56d，达到腐，达到腐熟稳定。熟稳定。达诺达诺(DANO)生物稳定法生物稳定法卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒l又称为泽西又称为泽西(Jersey)法。法。l主要设施：立式筒状发酵仓，仓高主要设施：立式筒状发酵仓，仓高1015m，分，分56层，主要用于城市垃圾层，主要用于城市垃圾处理。处理。l分选、破碎后的垃圾由皮带输送至仓顶分选、破碎后

40、的垃圾由皮带输送至仓顶层，受自重力和栅板的控制每日下降一层，受自重力和栅板的控制每日下降一层，一共停留层，一共停留56d，出料后静态发酵，出料后静态发酵3060d。l机械通入空气，水分从顶部补充，机械通入空气，水分从顶部补充，仓内温度高，升温快，仓内温度高，升温快，24h可上升至可上升至50以上，以上，70可维持可维持3d，之后温，之后温度逐渐下降。度逐渐下降。l该工艺占地少，垃圾分解彻底，运该工艺占地少，垃圾分解彻底，运行费用低，但水分分布不均匀。行费用低，但水分分布不均匀。箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池l添加剂有三种：天然接种剂添加剂有三种：天然接种剂(inoculant)、微生物、微生物接

41、种剂和起爆剂。接种剂和起爆剂。天然接种剂有粪肥、腐熟堆肥、耕层土壤等。天然接种剂有粪肥、腐熟堆肥、耕层土壤等。微生物接种剂由从堆肥中分离的或其它来源的细微生物接种剂由从堆肥中分离的或其它来源的细菌、放线菌、霉菌等组成，具有分解蛋白质、脂菌、放线菌、霉菌等组成，具有分解蛋白质、脂肪、糖类、纤维素、木质素、蟹壳和除臭等功能，肪、糖类、纤维素、木质素、蟹壳和除臭等功能，中温型与高温型微生物组合使用。中温型与高温型微生物组合使用。起爆剂起爆剂(starter)不含有微生物接种体，是一些微不含有微生物接种体，是一些微生物容易分解的有机质如糖蜜、蔗糖和蛋白质等，生物容易分解的有机质如糖蜜、蔗糖和蛋白质等，

42、其作用是为了缩短潜育期。其作用是为了缩短潜育期。 第二节第二节 卫生填埋卫生填埋 v卫生填埋卫生填埋(sanitary landfill)始于始于20世纪世纪60年代，是在传统堆制的基础上，避免年代，是在传统堆制的基础上，避免环境免受二次污染而发展起来的一种较环境免受二次污染而发展起来的一种较好的固体废物处理法；好的固体废物处理法；v优点：投资少，容量大，见效快。优点：投资少，容量大，见效快。 v与有机垃圾堆肥生物处理不同的是：垃与有机垃圾堆肥生物处理不同的是：垃圾卫生填埋法是一种圾卫生填埋法是一种自然生物处理法自然生物处理法。它是在自然条件下，构建特殊的人工生它是在自然条件下，构建特殊的人工

43、生态系统，利用土壤微生物，将固体废物态系统，利用土壤微生物，将固体废物中有机物质分解，使其体积减少而渐趋中有机物质分解，使其体积减少而渐趋稳定的过程。稳定的过程。一、填埋的微生物学过程v根据垃圾在卫生填埋过程中的根据垃圾在卫生填埋过程中的分解情况、分解情况、气体产生和微生物活动气体产生和微生物活动情况，将整个过程情况，将整个过程人为地划分为三个阶段。人为地划分为三个阶段。v三个阶段的特点分别为：三个阶段的特点分别为：1、好气氧化阶段、好气氧化阶段v在填埋初期（填埋后的数十天内）及在在填埋初期（填埋后的数十天内）及在填埋场中有通风设施，土壤微生物中的填埋场中有通风设施，土壤微生物中的好气性微生物

44、利用填埋层中的氧气，在好气性微生物利用填埋层中的氧气，在适当的含水情况下，将垃圾中的一部分适当的含水情况下，将垃圾中的一部分有机物质分解成水、二氧化碳及稳定细有机物质分解成水、二氧化碳及稳定细胞质，并产生氨化作用，使有机氮转变胞质，并产生氨化作用，使有机氮转变为为NH4+-N。2、厌氧阶段、厌氧阶段v在缺氧或者无氧的条件下，土壤和垃圾中在缺氧或者无氧的条件下，土壤和垃圾中的厌氧微生物群落（主要是纤维素分解菌、的厌氧微生物群落（主要是纤维素分解菌、蛋白质水解菌、脂肪分解菌等）相继起作蛋白质水解菌、脂肪分解菌等）相继起作用，将生物固体和有机垃圾先用，将生物固体和有机垃圾先“液化液化”，使固体物质变

45、成可溶性有机物，然后经过使固体物质变成可溶性有机物，然后经过酸性发酵和碱性发酵两个阶段，将有机物酸性发酵和碱性发酵两个阶段，将有机物转变成甲烷、二氧化碳和水，以及稳定的转变成甲烷、二氧化碳和水，以及稳定的细胞质，含氮有机物中的氮也会有一部分细胞质，含氮有机物中的氮也会有一部分变成变成NH4+-N.3、填埋稳定阶段、填埋稳定阶段v在填埋场中，垃圾中较容易分解的有机物在填埋场中，垃圾中较容易分解的有机物经过经过500d后多数能够分解稳定。后多数能够分解稳定。二、填埋场地的建设与运行二、填埋场地的建设与运行v根据地形、地貌和土壤条件、水文地质、气候、运输距离、出入道路条件等进行选择，使填埋处理不影响

46、当地居民的生活和健康。v场地底部要构筑不漏水的防水层、集水管和集水井等设施，四周要防止水流冲刷、防止地下水和地面水受污染，避免一般填埋出现的卫生条件差，二次污染频繁的问题出现。1、场地的建设、场地的建设 选择填埋场地一般主要考虑以下诸方面因素：选择填埋场地一般主要考虑以下诸方面因素：v垃圾：垃圾：依据垃圾的来源、种类、性质和数量确定场地的规模；v地形：地形：便于施工、避开洼地，土壤容易压实，防渗能力强；v水文：水文：地下水位尽量低，距最下层填埋物至少1.5M；v气候：气候：要蒸发大于降水，避开高寒区；v噪音：噪音：要使运输及操作设备噪音不影响附近居民的工作和休息；v交通：交通：要方便，具有能够

47、在各种气候条件下运输的全天候公路；v距离与方位距离与方位：要运输距离适宜，位于城市的下风向；v土地征用土地征用：要容易征得，且比较经济；v开发开发：要便于开发利用。一一 场地的设计和利用场地的设计和利用填埋场的种类填埋场的种类v主要分为反应式填埋场、残余式填埋场、惰性材料主要分为反应式填埋场、残余式填埋场、惰性材料填埋场和地下填埋场填埋场和地下填埋场4类，其中以反应式填埋场应类，其中以反应式填埋场应用最广。用最广。v反应式填埋场反应式填埋场也称混合式填埋场。所消纳的垃圾主也称混合式填埋场。所消纳的垃圾主要是混杂的、未经处理的居民垃圾，如生活垃圾、要是混杂的、未经处理的居民垃圾，如生活垃圾、市场

48、垃圾、建筑残余物、类似生活垃圾的加工厂垃市场垃圾、建筑残余物、类似生活垃圾的加工厂垃圾等。圾等。v这类填埋场易发起生化学反应，产生有机物和无机这类填埋场易发起生化学反应，产生有机物和无机物很高的渗漏液，以及大量的填埋气体，对水体、物很高的渗漏液，以及大量的填埋气体，对水体、地下水、局部大气环境和土壤都可能产生危害。地下水、局部大气环境和土壤都可能产生危害。v残余式填埋场残余式填埋场也称单项填埋场。这类填埋场所消纳也称单项填埋场。这类填埋场所消纳的固体残余物主要是工业垃圾，如锅炉房炉渣、铸的固体残余物主要是工业垃圾，如锅炉房炉渣、铸造用砂等。有时也会包含一些有害物质，需对有害造用砂等。有时也会包

49、含一些有害物质，需对有害物质净化处理，并按不同类型分别填埋在各自独立物质净化处理，并按不同类型分别填埋在各自独立的分隔层里，各分隔层用黏土隔开，避免之间发生的分隔层里，各分隔层用黏土隔开，避免之间发生反应。反应。v这类填埋场的渗透液多半含有较高的盐分，并含有这类填埋场的渗透液多半含有较高的盐分，并含有金属物。金属物。v惰性材料填埋场惰性材料填埋场，这类填埋场消纳相对干燥的垃圾，这类填埋场消纳相对干燥的垃圾，如建筑业拆下来的类似岩石的废料，轻度使用过的如建筑业拆下来的类似岩石的废料，轻度使用过的土方等。这些垃圾只发生微弱的反应，含有不易水土方等。这些垃圾只发生微弱的反应，含有不易水提的有害物质。

50、通常情况下，收集到的渗滤液经过提的有害物质。通常情况下，收集到的渗滤液经过检查之后可直接引入排水沟，不需要排放气体。检查之后可直接引入排水沟，不需要排放气体。v地下填埋场，地下废弃的岩洞在个别情况下可专门地下填埋场，地下废弃的岩洞在个别情况下可专门填埋含有重金属的垃圾和已固定化的垃圾粉末。填埋含有重金属的垃圾和已固定化的垃圾粉末。v这类填埋场是危险废物填埋场的一种。危险废物主这类填埋场是危险废物填埋场的一种。危险废物主要有医疗垃圾、动物尸体、屠宰场垃圾、重金属残要有医疗垃圾、动物尸体、屠宰场垃圾、重金属残渣等。渣等。Concept illustration of a Typical Sanit

51、ary Landfill Site填埋场的模式填埋场的模式v从填埋的地形条件考虑，垃圾填埋场分为：从填埋的地形条件考虑，垃圾填埋场分为：v山丘式填埋场、山丘式填埋场、v斜坡式填埋场、斜坡式填埋场、v峡谷式填埋场、峡谷式填埋场、v坑式填埋场坑式填埋场4种类型。种类型。2、垃圾填埋处理、垃圾填埋处理v将垃圾在填埋场内分区分层进行填埋。将垃圾在填埋场内分区分层进行填埋。v每天的垃圾，在限定范围铺散为每天的垃圾，在限定范围铺散为4075cm的薄的薄层，然后压实。垃圾层厚度应为层，然后压实。垃圾层厚度应为2.53m。v一次性填埋处理垃圾层最大厚度为一次性填埋处理垃圾层最大厚度为9m。每层垃。每层垃圾压实

52、后覆土圾压实后覆土2030 cm。v废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填埋单元埋单元(cell)。v当天的垃圾，当天压实覆土，成为一个填埋单元。当天的垃圾，当天压实覆土，成为一个填埋单元。v具有同样高度的一系列相互衔接的填埋单元具有同样高度的一系列相互衔接的填埋单元构成一个填埋层。构成一个填埋层。v按上述工序完成的卫生填埋场由一个或几个按上述工序完成的卫生填埋场由一个或几个填埋层组成。填埋层组成。v当填埋到最终的设计高度以后，再在该填埋当填埋到最终的设计高度以后，再在该填埋层上层盖一层层上层盖一层90120cm的土壤，压实后就的土壤，压实后就成为一个

53、比较标准的卫生填埋场。成为一个比较标准的卫生填埋场。 The Stevens County Sanitary Landfill, opened on July 5, 1979, is a facility that was designed to serve the waste needs of the citizens of Stevens County.三、垃圾填埋气和渗滤水的处理技术填埋气的产生及控制 1 气体的生成：v 由于微生物的生化降解作用，产生主要气体和主要气体和微量气体，微量气体，v 如不处理，会有很大危害，甚至引起爆炸如不处理，会有很大危害，甚至引起爆炸填埋初期填埋初期好氧分

54、解好氧分解氧耗尽后氧耗尽后厌氧分解厌氧分解CH4、 CO2( 90%)H2O 、NH3 、H2S2 填埋气的产量及产生速率v（1）经验估算：v（2）化学计量计算v（3）化学需氧量法3 填埋气的控制填埋气的控制v 排气系统可分为被动排气和主动排气主动排气。v 被动排气装置被动排气装置是利用垃圾坑中产生气体的浓度和梯度驱动气体流动。它利用沟槽、排气井或带孔管，周围填以粗粒料，将产生的气体引到封盖之上。 v 主动排气装置用于被动装置不很奏效的场合。它依靠机械设备产出正压或负压，迫使气体运动，可以是竖向的或是横向的。机械设备的真空泵或鼓风机连接于排气管的出口端。 2、气体收集、气体收集v微生物厌氧发酵

55、产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧微生物厌氧发酵产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢气、硫化氢、氮气等气体。化碳、氢气、硫化氢、氮气等气体。v填埋场产气量和气体成分与被分解的固体废物的填埋场产气量和气体成分与被分解的固体废物的种类有关，并随填埋年限而变化。每千克挥发性种类有关，并随填埋年限而变化。每千克挥发性有机固体的产气量约为有机固体的产气量约为0.0130.047m3。v甲烷发酵进入稳定期的时间为甲烷发酵进入稳定期的时间为2年后，填埋场气体年后，填埋场气体一般含有一般含有3040甚至甚至6070的甲烷，以及的甲烷，以及多种其它种类的气体。多种其它种类的气体。v填埋场气体经过处理后可以作为能源加以

56、利用。填埋场气体经过处理后可以作为能源加以利用。v甲烷的去向：甲烷的去向：v回收作能源，回收作能源，v释放到环境；释放到环境；v微生物氧化：厌氧甲烷氧化菌、好氧甲烷氧微生物氧化：厌氧甲烷氧化菌、好氧甲烷氧化菌（存在于填埋物培土中）。化菌（存在于填埋物培土中）。甲烷气体的好氧氧化作用过程：甲烷气体的好氧氧化作用过程： CH4 CH3OH HCHO HCOO- CO2垃圾渗滤液的处理技术垃圾渗滤液的处理技术1、浸出液的生成、浸出液的生成（1）降水和地表泾流：降水包括降雨和降雪，它是浸出液的主要来源。地表泾流是指来自场地表同上坡方向的径流水，对浸出液的产生数量也影响较大。（2）垃圾含水：除垃圾自身含水外， （3）垃圾中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生水分，其产生量与垃圾的组成、pH、温度和菌种等因素有关。蒸发地表径流地下渗出浸出液降雨地表径流地下涌出水废物含水流入流出2 填埋场水的平衡示意图填埋场水的平衡示意图3